DE4106666A1 - Wellengeneratoranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wellengeneratoranlage in Schiffsmaschinenanlagen mit Untersetzungs-Hauptgetriebe für das Propulsionsorgan, insbesondere zur Bordstromerzeugung.

In Schiffsmaschinenanlagen mit Untersetzungs-Hauptgetriebe für das Propulsionsorgan erfolgt die Bordstromerzeugung während des Betriebes der Hauptmaschine mittels Generator-Untersetzungsstufe im Getriebe (PTO) und angekoppeltem schnellaufendem Wellengenerator. Bei dieser Anordnung beansprucht der Wellengenerator zusätzlichen Platz neben der Propeller- Antriebswelle. Auf Grund der ständigen Raumoptimierung auf Schiffen, insbesondere im Bereich der Schiffsantriebsanlagen, ergibt sich für die Anordnung des Wellengenerators ein zunehmender akuter Platzmangel im Hinterschiff. Seitens der Werften wird deshalb auch schon eine senkrechte Anordnung des Generators gefordert. Diese Anordnung des Wellengenerators ist sehr bauaufwendig, was durch eine zusätzliche Kegelradstufe bedingt ist. Darüber hinaus sind zur Ausschaltung angreifender Momente während des Schiffsbetriebes zusätzliche seitliche Abstützungen notwendig. Zumindest ist eine Verstärkung der Befestigung des Wellengenerators geboten.

Zur Reduzierung des Platzbedarfes wurden bereits Generatoranlagen vorgeschlagen (OS 30 46 679 und 32 31 480), die eine Anordnung des Generators achsparallel über der Propellerwelle vorsehen. Obwohl bei dieser Anordnung eine Verbesserung der Raumausnutzung erreicht wird, sind zusätzliche Aufwendungen für die Fundamentierung erforderlich. Des weiteren bedarf diese Anlagenkonzeption den Einsatz einer Getriebehochtreiberstufe (PTO) sowie den Einsatz einer hochelastischen Kupplung zur Abwehr von Drehschwingungsbelastungen. Neben diesem größeren Bau- und Kostenaufwand sind diese Anlagen potentielle Lärmquellen während des Schiffsbetriebes.

Bekannt ist auch ein Vorschlag (GB-PS 13 13 484) einer Motoranordnung für den Antrieb von Rotationstrommeln. Bei dieser Anordnung wird ein mehrstufiges Umlaufrädergetriebe als Untersetzungsgetriebe benutzt, in der Art, daß der Motor dieses Getriebes auf der gleichen radialen Konstruktionsebene umgreift. Vom Grundprinzip her ist diese Anlagenanordnung in Umkehrschluß auch als Generatorantrieb vorstellbar. Sie muß jedoch für einen Einsatz in Schiffsantriebsanlagen für den genannten Verwendungszweck als zu aufwendig abgelehnt werden. Das betrifft insbesondere den komplizierten Aufbau des Umlaufrädergetriebes wie auch die komplizierte Lagerung des Motorankers. Darüber hinaus verbleibt die kinematisch bedingte Lärmbelastung, so daß aus Gründen der Umweltbelastung ein Einsatz in normalen Schiffsantriebsanlagen nicht vertretbar ist.

Die Erfindung verfolgt das Ziel und die Aufgabe, eine solche Wellengeneratoranlage für die Bordstromerzeugung auf Schiffen zu entwickeln, die insbesondere für Schiffsmaschinenanlagen mit Untersetzungs-Hauptgetriebe für Propulsionsanlagen geeignet ist. Insbesondere soll bei dieser Wellengeneratoranlage der Einsatz aufwendiger PTO-Getriebestufen mit ihrer potentiellen Lärmbelästigung vermieden werden. Des weiteren soll durch diese Wellengeneratoranlage eine günstige platzsparende Anordnung erreicht werden. Insbesondere sollen dabei zusätzliche Aufwendungen für die Fundamentierung vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung sieht vor, daß die Generatoranlage als Wellenstranggeneratoranlage ausgeführt ist, indem der Wellengenerator und die Untersetzungsstufe des Untersetzungs-Hauptgetriebes in einem gemeinsamen Gehäuse in getrennten Funktionsräumen eine durch die Abtriebswelle gemeinsam getragene Funktionseinheit bilden. Dazu ist vorgesehen, daß der Rotor des Wellengenerators bzw. dessen Polschuhe reitend auf der Abtriebswelle der Untersetzungsstufe oder achsparallel mit dem Großrad verblockt sind und daß analog dazu der Stator am Getriebegehäuse befestigt ist.

Entsprechend dieser funktionellen Anordnung des Stators am Gehäuse ist dieser Gehäuseteil mit dem dazugehörigen Wellenlager für die Abtriebswelle als Neben-Getriebegehäuse ausgeführt, wobei der Formschluß zum Haupt-Getriebegehäuse mittels einer rezeßartigen Zentrierung erreicht wird. Die Funktionsräume zwischen der Untersetzungsstufe und dem Wellengenerator werden durch eine öldichte Abschottung erreicht, indem bei einer reitenden Anordnung des Rotors auf der Abtriebswelle eine scheibenförmige Trennwand am Getriebegehäuse, vorzugsweise am Haupt-Getriebegehäuse befestigt ist und daß diese Trennwand gegenüber der Abtriebswelle mit einer Abdichtung versehen ist. Bei einer achsparallelen Anordnung des Rotors zur Abtriebswelle am Großrad erfolgt die öldichte Abschottung durch eine Abdichtung, die den Rotor umgreift, wobei dieselbe ebenfalls am Getriebegehäuse, vorzugsweise am Haupt-Getriebegehäuse befestigt ist und mit der Stirnseite des Zahnradringes des Großrades oder mit einer Führungsfläche der Seitenwand des Großrades in Wirkkontakt steht. Als Abdichtung kann sowohl eine elastische Lippenringdichtung, eine Gleitringdichtung oder eine Labyrinthdichtung vorgesehen werden.

Bei einer achsparallelen Anordnung des Rotors können die Polschuhe direkt am Großrad befestigt sein. Zur Reduzierung eines möglichen Kippmomentes ist jedoch eine Anordnung innerhalb des Großrades auf der gegenüberliegenden Stirnradseite von Vorteil. Die Anordnung des Kollektors für den Rotor erfolgt unabhängig beider vorstehend angeführter Ausführungsvarianten im Funktionsraum des Wellengenerators auf der Abtriebswelle.

Die Fundamentierung des Untersetzungsgetriebes mit Wellenstranggenerator ist entsprechend der vorgeschlagenen Lösung so ausgeführt, daß ein Stützlager am Haupt-Getriebegehäuse unterhalb des Drucklagers angeordnet ist und die zweite Abstützung durch ein Stützlager in Höhe des Wellenlagers der Abtriebswelle am Neben-Getriebegehäuse erfolgt. Durch diese Lagerung wird eine hohe Steifigkeit erreicht, so daß innerhalb des Wellenstranggenerators geringe Luftspalte mit geringen Wirkungsgradverlusten realisiert werden können.

Der wesentliche Vorteil zur vorgeschlagenen Lösung besteht darin, daß bei dieser Wellenstranggeneratoranlage auf die Verwendung eines PTO verzichtet werden kann. Dadurch reduziert sich der Bauaufwand erheblich. Gleichermaßen wird eine potentielle Lärmquelle beseitigt. Ebenso ergibt sich ein geringer Fundamentierungsaufwand, indem eine gesonderte Fundamentierung für den Wellengenerator entfällt. Durch die relative Durchmesseranpassung des Wellengenerators an den Durchmesser des Großrades ist es möglich, relativ große Feldlinienschnittgeschwindigkeiten zu realisieren und neben den vorstehend bereits genannten geringen Spaltverlusten hohe Energieleistungen zu erreichen. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ergibt sich daraus, daß bei dieser Wellengeneratoranlage der beanspruchte Bauraum auf ein optimales Minimum reduziert wird, was sich wiederum günstig auf die Gestaltung des Maschinenraumes bei Schiffsantriebsanlagen auswirkt. Auch ist die Verwendung von zusätzlichen seitlichen Abstützungen, wie sie bei einer senkrechten Generatoranordnung erforderlich sind, nicht notwendig. Insgesamt ergibt sich der Vorteil, daß je nach geforderter Betriebsvariante der Anlage die Anordnung des Generators innerhalb des Getriebes mit einer Antriebswellenkupplung und/oder eines Drucklagers vor oder hinter dem Großrad ausgeführt werden kann und daß somit unterschiedliche Anlagenkonfigurationen verwirklicht werden können.

Nachfolgend soll die erfindungsgemäße Lösung anhand von 2 Ausführungsvarianten nochmals verdeutlicht werden. Es zeigt

Fig. 1: ein offenes Untersetzungsgetriebe in integriertem Wellenstranggenerator mit Lagerung des Rotors auf der Antriebswelle,

Fig. 2: ein offenes Untersetzungsgetriebe mit integriertem Wellenstranggenerator in achsparalleler Anordnung des Rotors.

Das Untersetzungsgetriebe nach Fig. 1 ist einstufig ausgebildet. Der Krafteintritt erfolgt, vom Antriebsmotor kommend, über die schnellaufende Antriebswelle 14 mit Anschlußflansch 15 zum Ritzel 16 zum Großrad 3.

Vom Großrad 3 wird das untersetzte Drehmoment über die Abtriebswelle 9 mit Flansch 1 zum Propulsionsorgan geleitet. Zur Aufnahme der axialen Schubkräfte vom Propulsionsorgan ist der Antriebswelle 9 ein Drucklager 8 zugeordnet. Dieses Drucklager 8 ist nach Fig. 1 und 2 jeweils dem Haupt-Getriebegehäuse 18 zugeordnet.

Wie die Abbildung nach Fig. 1 zeigt, ist der Wellenstranggenerator rotationssymmetrisch parallel zum Großrad 3 angeordnet. Die Polschuhe des Rotors 5 sind hierbei reitend auf der Abtriebswelle 9 befestigt. Die Polschuhe des Stators 4 sind am äußeren Umfang des Getriebegehäuses befestigt, wobei dieser Gehäuseteil als Neben-Getriebegehäuse 17 ausgeführt ist. Dieses Neben-Getriebegehäuse ist rezeßartig in einer Zentrierung 2 im Haupt-Getriebegehäuse 18 eingelassen und trägt das der Abtriebswelle gegenüberliegende Wellenlager 10 sowie das Stützlager 11. Durch die rezeßartige Zentrierung beider Gehäuseteile wird eine sichere funktionssteife paßgenaue Verbindung erreicht. Neben dem Rotor 5 des Wellenstranggenerators ist auf der Seite des Wellenlagers 10 der Kollektor 7 auf der Abtriebswelle angeordnet.

Zur Trennung der Funktionsräume für die Untersetzungsstufe sowie für den Wellenstranggenerator ist am Haupt-Getriebegehäuse 18 eine scheibenförmige Trennwand 12 befestigt, die senkrecht zur Abtriebswelle 9 ausgerichtet ist und eine Abdichtung 6 trägt. Die Abdichtung 6 kann sowohl als Lippenringdichtung, Gleitringdichtung oder auch als Labyrinthdichtung ausgeführt sein.

Die Wellenstranggeneratoranlage nach Fig. 2 unterscheidet sich gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 dadurch, daß der Rotor 5 und der Stator 4 achsparallel um die Abtriebswelle 9 angeordnet ist. Die Befestigung der Polschuhe des Stators 4 erfolgt wiederum am Neben-Getriebegehäuse 17, jedoch stirnseitig. Die Befestigung der Polschuhe des Rotors 5 erfolgt bei der Ausführung nach Fig. 2 innerhalb des Großrades 3 an der Innenseite seiner auf der Drucklagerseite liegenden Stirnwand 19. Die Lagerung des Kollektors 7 erfolgt ebenfalls wie nach Fig. 1 auf der Abtriebswelle in Nähe der Seitenwand des Neben-Getriebegehäuses 17.

Die Abschottung der Funktionsräume zwischen Wellenstranggenerator und Getriebeuntersetzungsstufe erfolgt in der Weise, daß die Abdichtung 6 im Bereich der Zentrierung 2 des Haupt-Getriebegehäuses 18 befestigt ist und mit einer Funktionsfläche am Zahnradring 20 des Großrades 3 in Wirkkontakt steht. Neben dieser Anordnung wäre auch eine Abdichtung über eine Funktionsfläche an der nach innen zeigenden Seitenwand 19 des Großrades 3 möglich.

Aufstellung der benutzten Bezugszeichen

 1 Anschlußflansch
 2 Zentrierung
 3 Großrad
 4 Stator
 5 Rotor
 6 Abdichtung
 7 Kollektor
 8 Drucklager
 9 Abtriebswelle
10 Wellenlager
11 Stützlager
12 Trennwand
13 Stützlager
14 Antriebswelle
15 Anschlußflansch
16 Ritzel
17 Neben-Gehäuse
18 Haupt-Gehäuse
19 Seitenwand
20 Zahnradring

Claims (10)

1. Wellengeneratoranlage in Schiffsmaschinenanlagen mit Untersetzungs-Hauptgetriebe für das Propulsionsorgan, insbesondere zur Bordstromerzeugung, gekennzeichnet dadurch, daß die Wellengeneratoranlage als Wellenstranggeneratoranlage ausgeführt ist, indem der Wellengenerator und die Untersetzungsstufe des Untersetzungs-Hauptgetriebes in einem gemeinsamen Gehäuse in getrennten Funktionsräumen eine durch die Abtriebswelle (9) gemeinsam getragene Funktionseinheit bilden.

2. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen den Funktionsräumen der Untersetzungsstufe und dem Wellenstranggenerator eine öldichte Abschottung vorgesehen ist.

3. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rotor (5) des Wellengenerators bzw. dessen Polschuhe reitend auf der Abtriebswelle (9) der Untersetzungsstufe oder achsparallel mit dem Großrad (3) verblockt sind und daß der Stator (4) am Getriebegehäuse (17) angeordnet ist.

4. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer Anordnung der Polschuhe des Rotors (5) am Großrad (3) diese auf oder in die Seitenwand (19) eingezogen angebaut sind.

5. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer reitenden Anordnung des Rotors (5) auf der Abtriebswelle (9) für die öldichte Abschottung zwischen der Untersetzungsstufe und dem Wellengenerator senkrecht zur Achse der Abtriebswelle (9) eine am Gehäuse (18) befestigte Trennwand (12) vorgesehen ist und daß diese Trennwand (12) gegenüber der Abtriebswelle (9) eine Abdichtung (6) trägt.

6. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei einer achsparallelen Befestigung der Polschuhe des Rotors (5) am Großrad (3) eine den Wellengenerator umgreifende Abdichtung (6) vorgesehen ist, die am Gehäuse (18) befestigt ist und mit der Stirnfläche des Zahnradringes (20) oder einer Anlauffläche an der Seitenwand (19) des Großrades (3) in Wirkkontakt steht.

7. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, 5 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß als Abdichtung (6) eine elastische Lippenringdichtung, eine Gleitringdichtung oder eine Labyrinthdichtung vorgesehen ist.

8. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß das den Stator (4) und das Wellenlager (10) der Abtriebswelle (9) tragende Neben-Gehäuse (17) getrennt zum Haupt-Gehäuse (18) ausgeführt ist und daß beide Gehäuseteile zueinander eine rezeßartige Zentrierung (2) aufweisen.

9. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Kollektor (7) im Funktionsraum des Wellengenerators auf der Abtriebswelle (9) angeordnet ist.

10. Wellengeneratoranlage nach Anspruch 1, 3 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß dem Haupt-Getriebegehäuse (18), vorzugsweise in Höhe des Drucklagers (8) und dem Neben- Getriebegehäuse (17) je ein Stützlager (11/13) zugeordnet ist.